Makalah Seminar Tugas Akhir
PENGGUNAAN JAVA 3D API UNTUK TRANSFORMASI DAN PENCAHAYAAN PADA OBJEK 3D Dian Buana1, Agung B.P.2, Aghus Sofwan2 1
Mahasiswa dan 2Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Abstrak Perkembangan dunia 3D saat ini semakin meluas dan merambah ke berbagai bidang, mulai dari perfilman, iklan, dan juga permainan. Dua hal mendasar dari penerapan 3D yaitu transformasi, dan pencahayaan. Java 3D API merupakan API yang dikembangkan oleh developer Java untuk pembuatan objek 3D menggunakan bahasa pemrograman java. Cakupan transformasi yang dibahas terdiri atas translasi, rotasi, dan skala. Sedangkan pencahayaan objek mencakup ambient light, directional light, point light, dan spot light. Dari penyinaran langsung ke objek, maka akan terjadi refleksi pencahayaan, yaitu. ambient, diffuse, emissive, dan specular. Tugas akhir ini mencoba mengimplementasikan kelas-kelas dalam Java 3D API untuk transformasi 3 dimensi dan pencahayaan dalam bentuk suatu aplikasi studio. Aplikasi dapat membuat suatu objek yang kemudian dapat ditransformasikan dan diberi efek pencahayaan sesuai dengan fungsi yang dimiliki oleh aplikasi ini. Analisis dan desain aplikasi menggunakan pendekatan berorientasi objek. Aplikasi dibuat menggunakan bahasa pemrograman Java dan Java 3D API (Application Programming Interface). Kata kunci: transformasi, rotasi, penskalaan, translasi, pencahayaan, ambient, diffuse, emissive, specular, ambient light, directional light, point light, spot light, 3D 3. Membahas penerapan refleksi cahaya dalam Java 1. Pendahuluan 3D API yang terdiri atas ambient, diffuse, 1.1 Latar Belakang Masalah Perkembangan dunia tiga dimensi (3D) saat ini emissive, dan specular. 4. Program hanya dapat menampilkan satu objek semakin meluas dan merambah ke berbagai bidang, mulai berjenis sama. dari perfilman, iklan, dan juga permainan. Tiga dimensi 5. Bahasa pemrograman yang digunakan J2SE dan atau 3D adalah bentuk dari benda yang memiliki panjang, lebar, dan tinggi[12]. Dua hal mendasar dari penerapan 3D Java 3D API. 6. Tidak membahas mengenai shading yang dipakai mencakup transformasi, dan pencahayaan. Transformasi adalah dasar yang amat penting dari dalam program ini. 7. Objek *.obj diperoleh dari hasil konversi file *.3ds animasi. Terdiri atas translasi, rotasi, dan skala, objek 3D dan file *.max menggunakan 3Ds Max 9.0. dapat digerakan sesuai dengan kehendak yang kita 8. Tidak membahas ray tracing. inginkan. Agar lebih terasa hidup, maka diperlukan pencahayaan atas objek-objek tersebut. Adapun macammacam pencahayaan adalah spot light, directional light, 2. Pengenalan Java 3D API Untuk Transformasi dan point light, ambient light. Pemberian material pada objek Pencahayaan Pada Objek 3D juga mendukung penerangan pada objek , material itu 2.1 Pengenalan Java 3D API Java 3D API adalah hirarki dari kelas-kelas Java yang antara lain ambient, emissive, specular, dan diffuse. Tugas akhir ini mencoba mengimplementasikan menyediakan interface untuk render grafis 3D dan suara[3]. transformasi 3 dimensi dalam bentuk suatu aplikasi studio. Objek-objek 3D ini ditempatkan di suatu ruang virtual yang Transformasi yang dapat dilakukan, yaitu translasi, disebut virtual universe, yang nantinya akan ditampilkan penskalaan, dan rotasi. Pertama-tama, aplikasi dimodelkan pada user. Sebuah program Java 3D menciptakan instances dari terlebih dahulu melalui pendekatan berorientasi objek menggunakan UML kemudian aplikasi dibuat objek Java 3D dan menempatkannya ke dalam sebuah struktur data scene graph. Scene graph merupakan susunan menggunakan bahasa pemrograman Java dan Java 3D API. dari objek 3D dalam bentuk pohon struktur yang secara menyeluruh menentukan isi dari virtual universe[3], dan 1.2 Tujuan Tugas Akhir Tujuan dalam tugas akhir ini adalah mengenalkan bagaimana objek tersebut ditampilkan. Konstruksi Java 3D API menggunakan hubungan Java3D API sebagai media untuk membuat program yang membahas tentang transformasi dan pencahayaan pada induk dan anak (parent-child relationship) yang ditandai dengan garis anak panah solid[3]. Sebuah group node dapat objek 3 dimensi. memiliki satu atau lebih anak, namun hanya memiliki satu induk. Sebuah leaf node dapat memiliki satu induk dan 1.3 Pembatasan Masalah 1. Penerapan transformasi dengan Java 3D API yang tidak memiliki anak. Hubungan yang lainnya adalah terdiri atas translasi, rotasi, dan skala. reference, yang ditandai dengan garis anak panah putus2. Penerapan pencahayaan dengan Java 3D API yang putus, yang menghubungkan Node-Component object terdiri atas ambient light, spot light, directional dengan scene graph Node. Node-component objects light, dan point light. menentukan geometri dan penampilan objek (appearance)
97
98 yang akan ditampilkan. Ini ditampilkan pada gambar 2.1 berikut ini.
(2.4)
Kelas-kelas dalam Java 3D API yang digunakan ditampilkan dalam Tabel 2.2 sebagai berikut: Tabel 2.2 Tabel kelas dan metode Java 3D API yang digunakan dalam operasi rotasi Kelas Metode yang penulis gunakan • getTransform(Transform3D t1) TransformGroup • setTransform(Transform3D t1) setRotation(AxisAngle4f rotasi) Transfrom3D Vector3f AxisAngle4f
Gambar 2.1. Parent-Child Relationship pada Java 3D API
2.2 Transformasi 3D Pada Java 3D API Java 3D API telah menyediakan library untuk menerapkan transformasi 3D ke suatu objek yang diinginkan. Jenis-jenis transformasi yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah translasi, rotasi, dan skala. Berikut akan dijelaskan satu persatu. 2.2.1 Translasi Transformasi translasi merupakan transformasi yang berfungsi memindahkan suatu objek dari posisi satu ke posisi lainnya. Matriks translasi diperlihatkan pada persamaan 2.1 berikut: (2.1)
Pada Java 3D API, translasi menggunakan kelas-kelas seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1 sebagai berikut: Tabel 2.1 Kelas dan metode dalam Java 3D API yang digunakan dalam operasi translasi Kelas Metode yang penulis gunakan • getTransform(Transform3D t1) TransformGroup • setTransform(Transform3D t1) • get(Vector3f translasi) Transfrom3D • setTranslation(Vector3f translasi) Vector3f
2.2.2 Rotasi Rotasi merupakan transformasi yang memutar objek dengan arah dan besar sudut yang ditentukan. Matriks rotasi searah sumbu x, y, atau z ditunjukkan pada persamaan 2.2, 2.3, dan 2.410] berikut ini.
2.2.3 Skala Penskalaan yang dibahas terdiri atas penskalaan uniform dan nonuniform. • Uniform (2.5) •
Nonuniform (2.6)
Pada Java 3D implementasi skala dapat dilakukan dengan menggunakan kelas-kelas yang ditampilkan pada Tabel 2.3 sebagai berikut: Tabel 2.3 Kelas dan metode Java 3D API untuk implementasi operasi penskalaan Kelas Metode yang penulis gunakan • getTransform(Transform3D t1) TransformGroup • setTransform(Transform3D t1) setScale(float skalaUniform) setScale(Vector3d Transfrom3D skalaNonUniform) Vector3d
2.3 Cahaya dan Material Dalam dunia nyata, warna yang kita ketahui adalah kombinasi dari sifat fisik dari suatu objek, karakteristik dari sumber cahaya, posisi objek terhadap sumber cahaya, dan sudut dari mana objek dilihat[3]. Persamaan dari model cahaya tergantung pada tiga vektor, yaitu Normal permukaan bidang (N), arah cahaya (L), dan sudut pandang mata terhadap bidang atau objek (E) seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.4 berikut.
(2.2) Gambar 2.4 Normal, arah cahaya, dan sudut pandang terhadap benda
(2.3)
2.3.1 Material Jenis-jenis material yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah ambient, diffuse, specular, dan emissive. 2.3.1.1 Ambient Ambient merupakan refleksi cahaya dengan intensitas yang rendah. Ambient memberikan cahaya dengan
99 intensitas yang sama pada semua lokasi dan pada semua arah[3]. Pada kelas Material terdapat metode untuk mengatur nilai dari ambient itu sendiri, yaitu :
meskipun tidak ada cahaya yang langsung menyinarinya. Contoh dari ambient light terlihat pada gambar 2.7 berikut:
void setAmbientColor(Color3f color) void setAmbientColor(float r, float g, float b)
2.3.1.2 Diffuse Diffuse adalah Diffuse adalah refleksi cahaya yang terjadi terhadap permukaan bidang yang kasar[13]. Pantulan cahaya memiliki arah pantulan yang tidak menentu disepanjang permukaan bidang.
Gambar 2.5 Arah pantulan cahaya yang tidak menentu pada diffuse reflection
Pada kelas Material terdapat metode untuk mengatur nilai dari diffuse itu sendiri, yaitu : void setDifuseColor(Color3f color) void setDiffuseColor(float r, float g, float b)
2.3.1.3 Emissive Emissive memberikan efek pada benda seperti berpendar dalam gelap (glow in the dark)[3]. Pada Material terdapat metode untuk mengatur nilai dari emissive yaitu : void setEmissiveColor(Color3f color) void setEmissiveColor(float r, float g, float b)
2.3.1.4 Specular Specular adalah refleksi cahaya dengan intensitas yang tinggi dari sumber cahaya terhadap benda tertentu[3]. Refleksi cahaya ini biasanya terjadi pada permukaan yang rata. Refleksi cahaya ini dapat bersifat seperti efek cermin.
Gambar 2.6 Pantulan cahaya pada sebuah cermin
Seperti terlihat pada gambar 2.6, refleksi specular terjadi dari satu arah datang cahaya dan dipantulkan juga satu arah dengan besar sudut pantul terhadap normal bidang yang sama dengan sudut datang cahaya. Pada class Material pengaturan nilai dari specular ini diatur oleh metode : void setSpecularColor(Color3f color) void setSpecularColor(float r, float g, float b)
2.3.2 Cahaya Pada tugas akhir ini akan dibahas macam-macam dari cahaya itu sendiri, seperti ambient light, directional light, point light, dan spot light. 2.3.2.1 Ambient Light Ambient light akan memberikan cahaya dengan intensitas yang sama pada semua lokasi dan arah[3]. Contoh dari ambient ini adalah bila anda melihat ke bawah meja anda, anda akan melihat permukaan bawah meja anda
Gambar 2.7 Ambient light dengan warna merah pada kubus
Kelas-kelas dalam Java 3D yang digunakan dalam implementasi cahaya ambient diperlihatkan pada tabel 2.4 berikut ini: Tabel 2.4 Kelas-kelas Java 3D yang berguna dalam implementasi ambient light Kelas Konstruksi dasar • AmbientLight() • AmbientLight(boole AmbientLight an lightOn, Color3f color) • Color3f() • Color3f(float red, Color3f float green, float blue)
2.3.2.2 Directional Light Directional light merupakan cahaya dengan sumber cahaya sangat jauh, mempunyai satu arah sinar cahaya, intensitas cahayanya tidak melemah. Contoh directional light adalah matahari. Contoh dari penerapan directional light pada Java 3D API dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.8 Penerapan directional light pada kubus
Kelas-kelas dalam Java 3D yang digunakan dalam implementasi cahaya directional diperlihatkan pada tabel 2.9 berikut ini: Tabel 2.9 Kelas-kelas Java 3D yang berguna dalam implementasi cahaya directional Kelas Konstruksi dasar • DirectionalLight() • DirectionalLight( boolean lightOn, DirectionalLight Color3f color, Vector3f direction) • Color3f() • Color3f(float red, Color3f float green, float blue) • Vector3f() Vector3f • Vector3f(float x, float y, float z)
2.3.2.3 Point Light Point light merupakan lawan dari directional light. Bila intensitas sinar dari directional light tidak terpengaruh oleh jarak, maka intensitas sinar dari point light berpengaruh terhadap jarak dan lokasi (directional light tidak memiliki lokasi, hanya arah)[3]. Contoh dari point light adalah cahaya dari lilin.
100 Besar intensitas cahaya dari point light ditentukan oleh persamaan 2.7[10] berikut ini :
Dengan : P = Vektor pusat cahaya Q = Posisi objek R = Vektor arah radiasi p = Konstanta konsentrasi cahaya C = Intensitas cahaya C0 = Warna cahaya kc = Konstanta constant kl = Konstanta linear kq = Konstanta quadratic d = Jarak antara sumber cahaya dengan objek
(2.7) Dengan : C = Intensitas cahaya C0 = Warna cahaya kc = Konstanta constant kl = Konstanta linear kq = Konstanta quadratic d = Jarak antara sumber cahaya dengan objek Contoh dari point light pada program Java 3D API diperlihatkan pada gambar 2.9 berikut ini :
Gambar 2.9 Point light pada kubus
Kelas-kelas dalam Java 3D yang digunakan dalam implementasi point light diperlihatkan pada tabel 2.10 berikut ini: Tabel 2.10 Kelas-kelas Java 3D yang berguna dalam implementasi point light Kelas Konstruksi dasar • PointLight() • PointLight(boolean lightOn, Color3f PointLight color, Point3f position, point3f attenuation) • Color3f() • Color3f(float red, Color3f float green, float blue) • Point3f() Point3f • Point3f(float x, float y, float z)
2.3.2.4 Spot Light Kelas SpotLight dalam Java 3D API adalah subclass dari PointLight[3]. kelas SpotLight menambahkan arah radiasi cahaya dan konsentrasi pada parameter posisi dan attenuation dari point light. Contoh spot light adalah lampu senter. Intensitas cahaya ditentukan dari sudut sebar dan arah cahaya itu datang. Hanya daerah yang berada didalam sudut sebar yang terdapat cahaya, sedangkan daerah diluar dari vertex sudut sebar tidak mendapat cahaya.
Gambar 2.10 Intensitas cahaya pada spot light
Besar intensitas cahaya dari spot light ditentukan oleh persamaan 2.8[10] berikut ini.
Kelas-kelas dalam Java 3D yang digunakan dalam implementasi point light diperlihatkan pada tabel 2.11 berikut ini: Tabel 2.11 Kelas-kelas Java 3D yang berguna dalam implementasi spot light Kelas Konstruksi dasar • SpotLight() • SpotLight(boolean lightOn, Color3f color, Point3f position, Point3f SpotLight attenuation, Vector3f direction, float sudutSebar, float concentration) • Color3f() • Color3f(float red, Color3f float green, float blue) • Point3f() Point3f • Point3f(float x, float y, float z) • Vector3f() Vector3f • Vector3f(float x, float y, float z)
Contoh dari SpotLight pada program Java 3D API
Gambar 2.11 SpotLight dengan warna ungu pada kubus
3.
PERANCANGAN APLIKASI KOMPUTER GRAFIS Pemodelan aplikasi grafika komputer untuk transformasi objek 3 dimensi menggunakan pendekatan berorientasi objek (objek oriented analysis and design). Langkah-langkah yang dilakukan seperti model yang diutarakan oleh Pressman[6], yaitu: 1. Use case, 2. Kartu Index CRC, 3. Diagram Kelas, 4. Model Hubungan Objek (Object Relationship), dan 5. Model Tingkah Laku Objek (Object Behaviour). Langkah-langkah tersebut kemudian dibuat dalam bentuk diagram UML seperti berikut.
(2.8) (2.9)
3.1. Use Case Aplikasi yang akan dibangun paling sedikit memiliki 5
101 use case utama, yaitu membuat objek, menghapus objek, mengubah material, pemberian cahaya, dan mentransformasi objek 3D. Use case transformasi sendiri merupakan generaliasi dari use case translasi, penskalaan, dan rotasi. Diagramnya dapat dilihat pada gambar 3.1. ambient light directional light
spot light
point light
<
>
tampilkan objek tampilkan objek set cahaya
translasi cahaya <>
set transformasi pelaku
<>
<>
set material
rotasi
transformasi
• app • shininess Operasi: • createGeom Tabel 3.1e. Kartu index CRC kelas LoadObject Kelas: LoadObject Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • • fullModelName • fileName • mat • app • shininess Operasi: • createGeom
hapus objek material hapus objek
ambient
skala
diffuse
emissive
specular
Gambar 3.1 Use case dari aplikasi komputer grafis
3.2. Kartu Index CRC Dari use case pada subbab 3.1, aplikasi paling sedikit membutuhkan 4 buah kelas utama, yaitu kelas ShapeGeometry, kelas Cahaya, kelas MaterialObj, dan kelas transfomasi. Kelas ShapeGeometry kemudian diturunkan sehingga terbentuk anak kelas objek kubus, kerucut, bola, dan LoadObject. Tabel 3.1a. Kartu index CRC kelas ShapeGeometry Kelas: ShapeGeometry Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • • width • height • depth • bg Operasi: • createGeom Tabel 3.1b. Kartu index CRC kelas Kubus Kelas: Kubus Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • • mat • app • shininess Operasi: • createGeom Tabel 3.1c. Kartu index CRC kelas Kerucut Kelas: Kerucut Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • • radius • mat • app • shininess Operasi: • createGeom
Tabel 3.1d. Kartu index CRC kelas Bola Kelas: Bola Kolaborator: Tanggung Jawab: Atribut: • • radius • mat
Untuk kelas Transformasi, menurunkan anak kelas TransformBox, TransformCone, TransformSphere, dan TransformLoad. Tabel 3.2a. Kartu index CRC kelas Transformasi Kelas: Transformasi Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • ShapeGeometry • TG • translation • rotation • scale • objTranslation • objNUScale • objUScale • objRotateAxis • objRotateNAxis • objRefPt • objRotateAngle • objRotateAxisAngle • useCompoundTransform • useUniformScale • tmpTrans • tmpAxisAngle • tmpVector • objScale • origin • yAxis Operasi: • setObjTranslation • setObjUScale • setObjNUScale • setObjRotation • updateUsingCompoundTransform • normalizeObjRotateAxis • updateObjAxisAngle Tabel 3.2b. Kartu index CRC kelas TransformBox Kelas: TransformBox Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • Kubus • kubus Operasi: • transformBox • updateUsingCompoundTransform Tabel 3.2c. Kartu index CRC kelas TransformCone Kelas: TransformCone Kolaborator: Tanggung Jawab: Atribut: • Kerucut • kerucut Operasi: • transformCone • updateUsingCompoundTransform Tabel 3.2d. Kartu indx CRC kelas TransformSphere
102 Kelas: TransformSphere Tanggung Jawab: Atribut: • bola Operasi: • transformSphere • updateUsingCompoundTransform
Kolaborator: •
Bola
transformasi bola kubus kerucut loadObj objNUScale objRotateAngle objRotateAxis objRotateAxisAngle objRotateNAxis objScale objTranslation rotate scale TG tmpAxisAngel tmpTrans tmpVector translation useCompoundTransform useUniformScale
transformCone kerucut transformCone() transformBox kubus transformBox()
Tabel 3.2e. Kartu index CRC kelas TransformLoad Kelas: TransformLoad Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • LoadObject • loadObj • fullModelName • fileName • Operasi: • transformLoad • updateUsingCompoundTransform
1
1
3.3. Diagram Kelas Diagram kelas (gambar 3.2) dibuat dari kartu index CRC pada subbab 3.2. Diagram kelas memberikan gambaran tentang kelas-kelas apa saja yang perlu dibuat untuk membangun aplikasi, lengkap dengan atribut dan operasinya. Pada gambar 3.2, terdapat kelas Material, kelas Cahaya, kelas ShapeGeometry dengan 4 kelas turunan, yaitu kubus, kerucut, bola, dan LoadObject. Kelas transformasi juga memiliki 4 turunan, yaitu TransformBox, TransformCone, TransformSphere, dan TransformLoad, yang masing-masing memiliki operasi-operasi untuk melakukan transformasi 3 dimensi.
1
shapeGeometry bg depth height width
1..n
showBox() showCone() showSphere() showLoad()
Bola ambientColor app diffuseColor emissiveColor mat radius shininess specularColor
Kerucut ambientColor app diffuseColor emissiveColor mat radius shininess specularColor
showSphere()
showCone()
cahaya ambient ambientLight ambientOn attenuation1 attenuation2 concentration direction1 direction2 directional directionalLight directOn point pointLight pointOn position1 position2 spot spotLight spotOn spreadAngle setLight()
LoadObject ambientColor app diffuseColor emissiveColor fileName fullModelName mat shininess specularColor
Kubus ambientColor app diffuseColor emissiveColor mat shininess specularColor showBox()
showLoad()
Gambar 3.2 Diagram kelas aplikasi
3.4. Model Hubungan Objek (Object Relationship) Model hubungan objek (object relationship model) dapat digambarkan dengan menggunakan diagram runtun (sequence diagram). Untuk transformasi objek diperlihatkan pada gambar 3.3, dimana terdapat 3 skenario, yaitu menampilkan objek geometri, mentransformasi objek geometri, dan menghapus objek geometri.
: pelaku
Tabel 3.4 Kartu index CRC untuk kelas MaterialObj Kelas: MaterialObj Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • Kubus • ambientColor • Kerucut • diffuseColor • Bola • emissiveColor • LoadObject • specularColor • material Operasi: • setMaterial
transformSphere()
1..n
1..n
Tabel 3.3 Kartu index CRC KomputerGrafis untuk cahaya Kelas: Cahaya Tanggung Jawab: Kolaborator: Atribut: • KomputerGrafis • ambient • directional • point • spot • direction1 • direction2 • attenuation1 • attenuation2 • position1 • position2 • concentration • Angle • spreadAngle • ambientLight • directionalLight • pointLight • spotLight Operasi: • setLight
transformLoad() transformSphere bola
setObjRotation() setObjNUScale() setObjTranslation() setObjUScale() updateObjAxisAngle() updateUsingCompoundTransform() normalizeObjRotateAxis()
materialObj ambientColor diffuseColor emissiveColor material specularColor setMaterial()
transformLoad loadObj
: transformasi
: shapeGeometry
1: memilih objek 2: objek ditampilkan 3: memilih jenis transformasi 4: mentransformasi 5: tampilan hasil transformasi 6: hapus objek 7: objek dihapus
Gambar 3.3 Diagram runtun aplikasi grafika komputer untuk transformasi objek 3 dimensi
Untuk pengesetan cahaya pada objek terlihat pada gambar 3.4 dimana juga terdapat 3 skenario, yaitu menampilkan objek geometri, mengeset cahaya pada objek geometri, dan menghapus objek geometri.
103 Mentransformasi atau mengeset pencahayaan objek geometri
Mulai
: cahaya
: pelaku
: shapeGeometry
Membuat objek geometri
1: memilih objek Objek geometri tercipta
2: memberi cahaya
Menunggu transformasi atau pencahayaan selanjutnya
3: objek ditampilkan Menghapus objek geometri
4: merubah jenis cahaya 5: mengeset cahaya
Objek geometri terhapus
Selesai
6: menampilkan hasil perubahan cahaya
(b) 7: hapus objek
Gambar 3.6 Diagram statechart aplikasi komputer grafis a) Diagram statechart objek geometri b) Diagram statechart objek model
8: objek dihapus
Gambar 3.4 Diagram runtun aplikasi grafika komputer untuk pencahayaan objek 3 dimensi
Untuk pengesetan material pada objek terlihat pada gambar 3.5 dimana juga terdapat 3 skenario, yaitu menampilkan objek geometri, mengeset material pada objek geometri, dan menghapus objek geometri.
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN APLIKASI KOMPUTER GRAFIS UNTUK TRANSFORMASI DAN PENCAHAYAAN 3 DIMENSI 4.1 Implementasi Hasil pembuatan aplikasi dapat dilihat pada gambar 4.1-4.7. Gambar 4.1 merupakan tampilan dari aplikasi Komputer Grafis.
: shapeGeometry
: materialObj
: pelaku
4.
1: memilih objek 2: memberi material 3: objek ditampilkan 4: merubah jenis material 5: mengeset material 6: menampilkan hasil perubahan material 7: hapus objek
Gambar 4.1. Tampilan aplikasi Komputer Grafis
8: objek dihapus
Gambar 4.2 adalah tampilan dari menubar beserta itemitem-nya. Gambar 3.5 Diagram runtun aplikasi grafika komputer untuk material objek 3 dimensi
3.5. Model Tingkah Laku Objek (Object Behaviour) Gambar 3.6 merupakan diagram statechart yang menggambarkan perilaku 2 objek, yaitu objek geometri (a) dan objek model (b). Model tingkah laku objek menunjukkan bagaimana sistem akan merespon kejadian atau stimulus eksternal. Mulai
Gambar 4.2 Tampilan menubar pada aplikasi Komputer Grafis.
Tab transformasi diperlihatkan pada gambar 4.3, terletak disebelah kanan dari form aplikasi. Tab-tab tersebut terdiri atas tab Translasi, tab Rotasi, dan tab Skala.
Posisi, sudut, ukuran, dan cahaya yang baru
Membuat objek geometri
Objek geometri tercipta
Mentransformasi atau mengeset pencahayaan objek geometri
Menunggu transformasi atau pencahayaan selanjutnya Menghapus objek geometri
Selesai
Objek geometri terhapus
a) (a)
b)
c)
Gambar 4.3 Tab-tab pada aplikasi komputer grafis a) tab Translasi c) tab Rotasi b) tab Skala
104 Kelas/Tipe
Tab-tab pencahayaan (gambar 4.4) terletak pada sisi bawah form aplikasi. Tab-tab tersebut meliputi tab Set Objek Material, tab Set Pencahayaan, tab Koordinat Cahaya, dan tab Attenuasi.
Nama objek kelas
Vector3f
objRotateAxis
float
objRotateAngle objRotateAxisAngle
Nilai awal
AxisAngle4f
Nilai akhir
x=0.0, y=0.0, z=0.0
x=1.0, y=0.4, z=0.6
x=0.0, y=0.0, z=0.0
x=1.0, y=0.4, z=0.6
objRotateAngle
Hasil pengujian dari tabel diatas diperlihatkan pada gambar 4.6 berikut: a)
b)
a)
b)
Gambar 4.6 kubus dengan macam-macam rotasi berdasarkan tabel 4.2 a) Kubus koordinat awal (0.0, 0.0, 0.0) b) Kubus sumbu putar x=1.0, y=-0.4, dan z=0.6
c)
c.
d) Gambar 4.4 a) tab Set Objek Material c)tabKoordinat Cahaya b) tab Set Pencahayaan d) tab Attenuasi
4.2. Pengujian Aplikasi 4.2.1Pengujian Transformasi Pengujian untuk transformasi dan pencahayaan dilakukan dengan metode black box, dimana pengujian hanya mengetahui masukan dan melihat keluarannya apakah sudah sesuai dengan keluaran yang diharapkan atau belum. Untuk pengujian transformasi meliputi translasi, rotasi dan skala. a. Translasi Masukan berupa dari Tabel 4.1 berikut ini:
Skala Masukan berupa dari Tabel 4.3 berikut ini:
Tabel 4.3 Perubahan nilai parameter pada kelas-kelas yang dipakai dalam operasi rotasi Kelas/Tipe Nama objek kelas Nilai awal Nilai akhir Vector3d objNUScale x=0.0, y=0.0, x=1.8, y=0.7, z=0.0 z=1,5 float objScale s=1.0 s=1.7
Hasil pengujian dari tabel 4.3 diatas adalah sebagai berikut :
a)
b)
Tabel 4.1 Perubahan nilai parameter pada kelas-kelas yang dipakai dalam operasi translasi Kelas Vector3f
Nama objek kelas objTranslation
Nilai awal x=0.0, y=0.0, z=0.0
Nilai akhir x=1.0, y=2.0, z=-3,0
Hasil pengujian dari tabel diatas diperlihatkan pada gambar 4.5 berikut ini:
c) Gambar 4.7
Kubus dengan macam-macam penskalaan berdasarkan Tabel 4.3 a) Kubus pada skala normal b) Kubus pada skala non-uniform x=1.8x, y=0.7x, z=1.5x c) Kubus pada skala uniform pembesaran sebesar 1.7x
4.2.2 Pengujian Material a)
b)
Gambar 4.5 Tampilan kubus berdasarkan Tabel 4.1 a) kubus dengan nilai awal b) kubus dengan nilai akhir
b.
Rotasi Masukan berupa dari Tabel 4.2 berikut ini: Tabel 4.2 Perubahan nilai parameter pada kelas-kelas yang dipakai dalam operasi rotasi
Pengujian material menggunakan metode black box, dengan model berupa objek kerucut. Pengujian material mencakup ambient, diffuse, emissive,dan specular. a. Ambient Masukan berupa tabel 4.4 berikut ini :
105 Tabel 4.4 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam material ambient Kelas Color3f
Nama objek kelas ambientColor
Nilai awal
Nilai akhir
R=0.00, G=1.00,
R=0.78, G=0.34,
B=0.00
B=1.00
Hasil perubahan dari tabel diatas dapat terlihat a)
pada gambar 4.8 berikut :
b)
Gambar 4.10 Kerucut dengan perubahan warna emissive berdasarkan Tabel 4.6 a) Kerucut dengan nilai awal b) Kerucut dengan nilai akhir
d. Specular Pengujian didasarkan pada tabel 4.7 berikut ini :
a)
b)
Gambar 4.8 Kerucut dengan perubahan warna ambient berdasarkan
Tabel 4.7 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam material specular Nama objek kelas Nilai awal Nilai akhir specularColor R=1.00, G=1.00, R=0.18, G=0.00, B=1.00 B=0.09
Kelas Color3f
Tabel 4.4
Berikut adalah hasil pengujian dari refleksi specular berdasarkan data-data dari Tabel 4.7.
a) Kerucut dengan nilai awal b) Kerucut dengan nilai akhir
b. Diffuse Masukan berasal dari tabel 4.5 sebagai berikut : Tabel 4.5 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam material diffuse Kelas Color3f
Nama objek kelas diffuseColor
Nilai awal
Nilai akhir
R=0.00, G=1.00,
R=1.00, G=0.00,
B=0.00
B=1.00
Hasil dari pengujian terlihat pada gambar 4.11 sebagai
a) b) Gambar 4.11 Kerucut dengan perubahan warna specular berdasarkan Tabel 4.7 a) Kerucut dengan nilai awal b) Kerucut dengan nilai akhir
berikut:
a)
4.2.3 Pengujian Pencahayaan Pengujian pencahayaan menggunakan metode black box dengan mengambil model berupa objek bola. Pengujian pencahayaan mencakup jenis-jenis cahaya berikut karakteristiknya, yaitu ambient light, directional light, point light, dan spot light. a. Ambient Light Pengujian berdasarkan pada tabel 4.8 sebagai berikut:
b)
Gambar 4.9 Kerucut dengan perubahan warna diffuse berdasarkan Tabel 4.5 a) Kerucut dengan nilai awal b) Kerucut dengan nilai akhir
c. Emissive Pengujian menggunakan tabel 4.6 sebagai berikut : Tabel 4.6 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas
Kelas Color3f
Tabel 4.8 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam cahaya ambient Nama objek Nilai awal Nilai akhir kelas ambient R=0.50, G=0.50, R=0.40, G=0.10, B=0.50 B=0.00
Hasil pengujian cahaya ambient diperlihatkan pada gambar 4.12 sebagai berikut:
dalam material emissive Kelas Color3f
Nama objek kelas emissiveColor
Nilai awal
Nilai akhir
R=0.00, G=0.00,
R=0.86, G=0.46,
B=0.00
B=0.61
Hasil pengujian terlihat pada gambar 4.10 sebagai berikut : a) b) Gambar 4.12 pengujian warna cahaya ambient pada objek bola a) Warna awal dari cahaya ambient R=0.5, G=0.5, B=0.5 b) Warna cahaya ambient setelah interaksi dari pengguna R=0.4, G=0.1, B=0.0
106 b. Directional Light Pengujian berdasarkan pada tabel 4.9 sebagai berikut:
Kelas Color3f Vector3f
Tabel 4.9 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam cahaya directional Nama objek Nilai awal Nilai akhir kelas directional R=1.00, G=1.00, R=0.40, G=0.10, B=1.00 B=0.00 direction1 x=1.00, y=0.00, x=-0.30, y=0.89, z=0.00 z=-0.80
c) d) Gambar 4.14 bola dengan point light a) Point light pada keadaan awal b) Perubahan pada warna dengan R = 1.00, G = 0.42, B = 0.21 c) Perubahan pada posisi dengan x = 1.00, y = -0.54, dan z = -1.00 d) Perubahan pada koefisien atenuasi, constant = 1.7, linear = 0.9, dan quadratic = 1.4
Hasil dari pengujian terlihat pada gambar 4.13 sebagai berikut :
d. Spot Light Pengujian dilakukan dengan mengacu pada tabel 4.11 sebagai berikut :
a)
Kelas/Tipe
b)
Color3f
Pointf
Vector3f float c) Gambar 4.13 Perubahan karakteristik directional light pada objek bola a) Directional light awal b) Perubahan pada warna dengan R = 0.80, G = 0.42, B = 0.69 c) Perubahan arah cahaya dengan x = -0.30, y = 0.89, dan z = -0.80
c. Point Light Masukan berupa tabel 4.10 sebagai berikut :
Kelas Color3f
Pointf
Tabel 4.10 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam point light Nama objek kelas Nilai awal Nilai akhir point R=1.00, G=1.00, R=1.00, G=0.42, B=1.00 B=0.21 position1 x=0.00, y=0.00, x=1.00, y=-0.54, z=0.00 z=-1.00 attenuation1 c=1.0, l=0.0, c=1.7, l=0.9, q=0.0 q=1.4
Tabel 4.11 Perubahan nilai-nilai parameter dari kelas-kelas dalam spot light Nama objek kelas Nilai awal Nilai akhir spot R=1.00, G=1.00, R=0.38, B=1.00 G=1.00, B=0.31 position2 x=0.00, y=0.00, x=1.00, y=1.00, z=0.00 z=0.33 attenuation2 c=1.0, l=0.0, c=1.7, l=0.5 q=0.0 q=0.0 direction2 x=-9.13, y= 2.61, x=-9.13, y= z=-1.74 2.61, z=-16.96 concentration c=0.0 c=128.0 spreadAngle
Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 4.15 berikut ini :
a)
b)
c)
d)
Hasil pengujian point light pada bola terlihat pada gambar 4.14 berikut ini.
e)
a)
b)
f)
Gambar 4.15. Spot light pada bola dengan ragam perubahan parameter a) Spot light keadaan awal b) Spot light dengan warna R=0.38, G=1.00, dan B=0.30 c) Spot light dengan posisi x=1.00, y=1.00, dan z=0.33 d) Spot light dengan konsentrasi = 128.0, dan sudut sebar = 0.00
107 e) Spot light dengan arah x=0.50, y=0.80, dan z=-1.00 f) Spot light dengan attenuasi constant = 1.7, linear = 0.5, dan quadratic = 0.0
[7]
5. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1. Java 3D API memberikan efektifitas dalam perancangan dan pembuatan program 3 dimensi. Fungsi-fungsi transformasi dan pencahayaan yang tersedia sangat lengkap dan mudah untuk diterapkan, sehingga dapat menyingkat waktu pembuatan program. 2. Translasi pada objek tiga dimensi memiliki tiga parameter, yaitu x, y, dan z. Translasi terhadap sumbu x mengakibatkan objek berpindah posisi searah sumbu x. Translasi terhadap sumbu y mengakibatkan objek berpindah posisi searah sumbu y, dan translasi terhadap sumbu z mengakibatkan objek berpindah tempat searah sumbu z. 3. Skala secara uniform mengakibatkan semua parameter dari objek 3D berubah dengan besar perubahan yang sama. Sedangkan skala nonuniform mengakibatkan objek berubah ukuran dengan besar perubahan parameter dapat sama ataupun berbeda nilainya. 4. Warna yang dilihat oleh mata merupakan jumlah spektrum warna cahaya yang dipantulkan oleh objek.
[9]
[8]
[10] [11]
[12] [13]
[14] [15] [16]
[17] Saran 1. Aplikasi dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan fasilitas texture mapping dan efek bayangan sehingga objek memiliki tekstur yang membuat tampilannya menjadi lebih realistis. 2. Aplikasi dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan fasilitas untuk memuat objek geometri dari file objek dengan tipe 3 dimensi yang telah ada, misalnya .3ds, .lws, .wrl, dll sehingga objek yang dapat ditampilkan lebih bervariasi. Adapun salah satu caranya adalah dengan mengimport loader-loader tambahan yang mendukung tipe-tipe file tersebut. Loader-loader tersebut dapat didownload dari internet. 3. Aplikasi dapat dikembangkan agar dapat menampilkan lebih dari satu objek bertipe sama, misalkan dapat menampilkan lebih dari satu objek bola pada layar.
Deitel, H, Java How To Program, Prentice-Hall, 1999. Djalle, Z. G, 3D Animation Movies Using 3DStudioMax, Informatika, Bandung, 2006. Eric, L, Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics 2nd edition, Charles River Media, Massachusetts, 2004. Paul, S, Modelling a Character in 3ds max, Wordware Publishing, 2005. Pressman, R.S., Rekayasa Perangkat Lunak Pendekatan Praktisi, Buku Satu dan Dua, McGraw-Hil Book Co., Penerbit ANDI, 2003. Wijono, M. S, Java 2 SE dengan JBuilder, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2005. ---, 3D graphics, http://www.webopedia.com/TERM/3/3_D_ graphics.html, Juni 2007 ---, Cahaya, http://en.wikipedia.org/wiki/Light, Mei 2007 ---, Light type, http://msdn2.microsoft.com/enus/library/bb174694.aspx, Maret 2007 ---, Tiga dimensi, http://id.wikipedia.org/wiki/3_dimensi, Mei 2007 ---,Transform,http://msdn2.microsoft.com/enus/library/bb206269.aspx, Maret 2007
BIOGRAFI PENULIS Dian Buana Setyo Putro, lahir di Yogyakarta, 1 Januari 1984. Menempuh pendidikan di SDN Duren Seribu IV Sawangan, SLTP Negeri 4 Bogor, dan SMU Negeri 2 Bogor. Saat ini sedang menyelesaikan pendidikan program Strata 1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro dengan mengambil konsentrasi teknik informatika dan komputer. Topik Tugas Akhir yang diambil tentang transformasi dan pencahayaan objek 3 dimensi pada komputer grafis. Menyetujui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing I
6.
Referensi [1] Adjie, B, Modeling dan Animasi dengan 3D Studio Max 7.x, Elex Media Komputindo, Jakarta, 2005. [2] Boughen, N, 3ds Max Lighting, Wordware Publishing, 2005. [3] Bouvier, D. J, Getting Started with the Java 3D API, Sun microsystems, 1999. [4] Chandra, H, Polygonal dan NURBS Modeling 3ds max 6 & 7, Maxicom, Palembang, 2005. [5] Clingman, D, K. Shawn, S. Mesdaghi, Practical Java Game Programming, Charles River Media, 2004. [6] Daniel, S, Java 3D Programming, Manning Publishing, 2003.
Agung B. P., S.T., M.I.T. NIP. 132 137 932 Tanggal………………... Dosen Pembimbing II
Aghus Sofwan, S.T., M.T. NIP. 132 163 757 Tanggal………………...
